java 虚拟机 分区 及 GC

下图是JVM内存分布图

 

 1.线程计数器,是一块较小的内存空间,用来指定当前线程执行字节码的行数,每个线程计数器都是私有的,因为每个线程都需要记录执行的行数;这里解释一下为什么每个线程都需要一个线程计数器,JVM的多线程是通过线程轮流切换分配执行时间来实现的,在任何时刻,每个处理器都只会执行一个线程中的指令,当线程进行切换的时,为了线程能恢复当正确的位置,所以每个线程必须有个独立的线程计数器,这样才能保证线程之间不互相影响。

  这里注意下,如果线程执行是一个Java方法的时候,计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址;当执行的是Native的方法的时候,计数器指令为空;该内存区域是Java虚拟机唯一没有规定任何OutOfMemoryError的区域。

 2.Java虚拟栈,这个也是一个线程私有的,生命周期与线程是同步的,每个方法在执行的同时,都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出入口等信息,每个方法的调用到执行完成的过程就是一个栈帧入栈到出栈的过程;

  这里解释一下局部变量表,局部变量表存储方法相关的局部变量,包括基本数据,对象引用和返回地址等。在局部变量表中,只有long和double类型会占用2个局部变量空间(Slot,对于32位机器,一个Slot就是32个bit),其它都是1个Slot。需要注意的是,局部变量表是在编译时就已经确定好的,方法运行所需要分配的空间在栈帧中是完全确定的,在方法的生命周期内都不会改变。

  虚拟机栈规定了2种异常情况,一种是线程请求栈的深度大于虚拟机栈所允许的深度,这时候将会抛出StackOverflowError异常,如果当Java虚拟机允许动态扩展虚拟机栈的时候,当扩展的时候没办法分配到内存的时候就会报OutOfMemoryError异常;

    3.本地方法栈,与虚拟机栈执行的基本相同,唯一的区别就是虚拟机栈是执行Java方法的,本地方法栈是执行native方法的;

    4.Java堆,堆区是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,Java堆是被所有线程共享的内存区域,主要存储对象的实例。

       当堆中没有内存完成实例分配,并且堆无法扩展的时候,将会抛出OutOfMemoryError异常;当前虚拟机都是可以扩展的;

   5.方法区,这个也是线程共享的内存区域,存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译的代码数据等;

      方法区在物理上也是不需要连续的,可以选择固定大小或者扩展的大小,还可以选择不实现垃圾收集,方法区的垃圾回收是比较少的,这就是方法区为什么被称为永久区的原因,但是方法区也是可以执行回收的,该区域主要是针对常量池和类型的卸载;在方法区也规定当方法区无法满足内存分布的时候,将会抛出OutOfMemoryError异常;

      运行时常量是方法区的一部分,常量池主要用于存放编译生成的各种字面量和符合引用,由于常量池属于方法区的一部分,所以当常量池没有内存空间的时候就抛出OutOfMemoryError异常;

   6.直接内存,不是虚拟机运行时的一部分,可以直接访问堆外的内存;所以当内存空间无法动态扩展的时候就会出现OutOfMemoryError异常;

   以上基本是JVM内存分布的内容,简单的理解水满则溢出就是这个道理,系统的整个空间是一个大的容器,分不同的部分或者桶去分担整个容量,当那个桶不够的时候自然会溢出。明白内存区域的分布我们看下对象是如何分配在内存空间里面的?

  Java对象这里指的是引用类型的对象,这里用Student stu=new Student()为例子访问,Student stu作为引用对象,存在与Java虚拟机栈上,new Student()保存在Java堆中,堆中记录Student类型的信息包括方法,接口,对象类型等地址,这些类型的执行的数据存储在方法区中;

  这里需要说明一下对象访问的方式,主要包括2种句柄访问和直接指针访问:

 1. 句柄访问主要是Java堆中划分一块句柄池,虚拟机栈中存放句柄池中的地址,句柄池中包括对象的实例数据和对象类型的数据的地址,基本分布如下图:

  

   2.直接指针访问,就是虚拟机栈直接指向Java堆中的对象类型指针和对象的实例数据,然后对象类型指针在指向方法区中对象类型的实例数据,分布如下图:

 HotSpot就是第二种访问方式,优点在于访问速度快,省去一次指针开销时间,JVM内存分布基本介绍到这里,接下来说下如何保证正确回收?

  回收是已经没有用的对象,那怎么判断一个对象没用引用?这里需要简单介绍2种方法:引用计数法和可达性分析算法;

  这里简单说一下引用计数法:对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用计数器就增加1,引用失效就减少1,计数器为0就不可用;缺点就在于无法处理对象直接相互引用的问题,因为相互引用以后无法使计数器为0,所以无法回收;

  可达性分析算法,也就是我们常说的GC Root,,当一个对象没有与任何引用链相连的时候,就可以对该对象进行回收,

HotSpot虚拟机GC算法采用分代收集算法:

1、一个人(对象)出来(new 出来)后会在Eden Space(伊甸园)无忧无虑的生活,直到GC到来打破了他们平静的生活。GC会逐一问清楚每个对象的情况,有没有钱(此对象的引用)啊,因为GC想赚钱呀,有钱的才可以敲诈嘛。然后富人就会进入Survivor Space(幸存者区),穷人的就直接kill掉。

2、并不是进入Survivor Space(幸存者区)后就保证人身是安全的,但至少可以活段时间。GC会定期(可以自定义)会对这些人进行敲诈,亿万富翁每次都给钱,GC很满意,就让其进入了Genured Gen(养老区)。万元户经不住几次敲诈就没钱了,GC看没有啥价值啦,就直接kill掉了。

3、进入到养老区的人基本就可以保证人身安全啦,但是亿万富豪有的也会挥霍成穷光蛋,只要钱没了,GC还是kill掉。

分区的目的:新生区由于对象产生的比较多并且大都是朝生夕灭的,所以直接采用标记-清理算法。而养老区生命力很强,则采用复制算法,针对不同情况使用不同算法。

非heap区域中Perm Gen中放着类、方法的定义,jvm Stack区域放着方法参数、局域变量等的引用,方法执行顺序按照栈的先入后出方式。

原文地址:https://www.cnblogs.com/sg9527/p/8022945.html